[4CHaUI]Lí thuyết mô phỏng - Dương Trần

[trinhquanghuy_4chaui]

Các kiểu mô phỏng trong SolidWorks:

1.Static (or stress) studies – Nghiên cứu tĩnh học (hoặc ứng suất):
Nghiên cứu tĩnh học tính toán các chuyển vị, phản lực, biến dạng, ứng suất, và sự phân bố hệ số an toàn. Vật liệu sẽ bị phá huỷ tại vị trí mà ở đó, ứng suất vượt quá một mức độ nhất định. Việc tính toán hệ số an toàn dựa trên một tiêu chuẩn về phá huỷ. Phần mềm cung cấp 4 tiêu chuẩn về phá huỷ như vậy.
Nghiên cứu tĩnh học giúp bạn tránh được những phá hủy do ứng suất lớn. Một hệ số an toàn thấp hơn mức cho phép cho thấy sự phá huỷ của vật liệu. Những hệ số an toàn lớn trong một khu vực nào đó cho thấy ứng suất thấp và bạn có thể lấy bớt vật liệu trong những khu vực này.

2. Frequency studies – Nghiên cứu tần số:
Một vật thể bất kỳ luôn có xu hướng tự dao động ở những tần số nhất định gọi là tần số tự nhiên, hay tần số cộng hưởng. Tần số tự nhiên thấp nhất được gọi là tần số cơ bản. Với mỗi tần số tự nhiên, vật thể có một hình dáng nhất định gọi là mode shape. Phân tích tần số tính toán các tần số tự nhiên và các mode shape tương ứng.
Về mặt lý thuyết, mỗi vật thể có một số lượng mode (cách thức tồn tại) hữu hạn. Trong FEA, lý thuyết đó trở thành sự tương ứng giữa số mode với số bậc tự do (DPFs). Hầu hết các trường hợp, chỉ một vài mode trong số đó được khảo sát.
Phản ứng quá mức sẽ xảy ra nếu một vật thể chịu một tải trọng động có tần số trùng với một trong những tần số tự nhiên của nó. Hiện tượng này được gọi là cộng hưởng. Ví dụ, một chiếc xe hơi với một hệ thống cân bằng bánh xe sẽ bị rung dữ dội ở một tốc độ nhất định do cộng hưởng. Sự rung chuyển này sẽ giảm đi hoặc hoàn toàn biến mất nếu tốc độ được thay đổi. Một ví dụ khác về âm thanh, đó là giọng hát của một ca sĩ opera có thể làm vỡ một khung kính.
Phân tích tần số giúp bạn tránh được những phá hủy do ứng suất quá mức gây ra bởi cộng hưởng. Nó cũng cung cấp thông tin để giải quyết các vấn đề về động lực học.

3. Buckling studies - Nghiên cứu mất ổn định:
Mất ổn định liên quan đến những chuyển vị đột ngột gây ra bởi các tải trọng dọc trục. Những cấu trúc mảnh chịu tải dọc trục có thể bị phá huỷ do mất ổn định tại những vị trí mà cường độ tải vẫn thấp hơn mức cho phép để có thể gây ra phá huỷ vật liệu. Mất ổn định có thể xảy ra trong các mode khác nhau dưới tác dụng của các mức tải khác nhau. Trong nhiều trường hợp, chỉ cần quan tâm những tải mất ổn định thấp nhất.
Nghiên cứu mất ổn định có thể giúp bạn tránh được những phá huỷ do mất ổn định gây ra.

4. Thermal studies – Nghiên cứu nhiệt:
Nghiên cứu nhiệt tính toán nhiệt độ, gradient nhiệt, và dòng nhiệt dựa trên sự tạo nhiệt, dẫn nhiệt, đối lưu và điều kiện bức xạ. Nghiên cứu nhiệt giúp bạn tránh được các điều kiện nhiệt không mong muốn như quá nhiệt và nóng chảy.

5.Design studies – Nghiên cứu thiết kế:
Nghiên cứu tối ưu hoá thiết kế tự động tìm kiếm thiết kế tối ưu dựa trên tính chất hình học của mô hình. Phần mềm được trang bị công nghệ để nhanh chóng phát hiện các xu hướng và xác định các giải pháp tối ưu với số lần giải ít nhất.
Nghiên cứu tối ưu hoá thiết kế bao gồm các khái niệm sau đây:
+Goals. Mục tiêu của nghiên cứu. Ví dụ, vật liệu ít nhất. Nếu bạn không xác định Goals, phần mềm sẽ tiến hành một Non-Optimization Design Studies – Nghiên cứu không tối ưu thiết kế.
+Variables. Chọn những kích thước có thể thay đổi và đặt các khoảng giá trị cho chúng. Ví dụ, đường kính của một lỗ có thể thay đổi từ 0.5’’ đến 1.0’’, trong khi kích thước đùn của một sketch có thể thay đổi từ 2.0’’ đến 3.0’’.
+Constraints. Cài đặt các điều kiện mà quá trình tối ưu cần phải đáp ứng. Ví dụ, ứng suất, chuyển vị, nhiệt độ không nên vượt quá những giá trị nhất định và tần số tự nhiên nên được đặt trong một khoảng xác định.

6.Nonlinear studies – Nghiên cứu phi tuyến:
Trong một vài trường hợp, các giải pháp tuyến tính có thể đưa ra kết quả sai lầm bởi các giả định mà nó dựa vào không còn đúng nữa. Nghiên cứu phi tuyến có thể được sử dụng để giải những vấn đề phi tuyến gây ra bởi trạng thái vật liệu, những chuyển vị lớn và các điều kiện tiếp xúc. Trong nghiên cứu phi tuyến, bạn có thể tiến hành các nghiên cứu tĩnh học cũng như các nghiên cứu động lực học.

7.Linear Dynamic studies – Nghiên cứu động lực học tuyến tính:
Khi những tác dụng của lực quán tính và giảm chấn không thể bị bỏ qua, nghiên cứu tĩnh học sẽ không cho ra những kết quả chính xác. Nghiên cứu động lực học tuyến tính sử dụng những tần số tự nhiên và các mode shape để đánh giá đáp ứng của cấu trúc trong môi trường chịu tải trọng động.
Bạn có thể định nghĩa:
_Modal time history studies để xác định tải và đánh giá đáp ứng như một hàm của thời gian.
_Harmonic studies xác định tải như một hàm của tần số và đánh giá đáp ứng cao nhất tại các tần số hoạt động khác nhau.
_Random vibration studies xác định các tải ngẫu nhiên trong điều kiện của các PSD (power spectral density) và đánh giá đáp ứng trong điều kiện tổng các giá trị RMS (root mean square) hoặc PSD tại các tần số khác nhau.

8.Drop test studies – Nghiên cứu kiểm tra rơi tự do
Nghiên cứu kiểm tra rơi tự do đánh giá ảnh hưởng của một vật thể hay tổ hợp các vật thế rơi xuống một sàn cứng. Bạn có thể dùng nghiên cứu kiểm tra rơi tự do để mô phỏng tác động của một mô hình rơi tự do xuống một sàn cứng.

9.Fatigue studies – Nghiên cứu mỏi
Một tải tác động lặp đi lặp lại theo chu kỳ sẽ làm đối tượng nghiên cứu suy yếu dần theo thời gian, ngay cả khi ứng suất gây ra bởi tải đó nhỏ hơn ứng suất giới hạn cho phép. Hiện tượng này được gọi là tính mỏi. Các nghiên cứu cấu trúc tuyến tính và phi tuyến đều không dự đoán được phá huỷ do mỏi; chúng chỉ tính toán đáp ứng của mô hình trong các điều kiện biên nhất định; với các giả định phân tích đó, nếu ứng suất nằm trong giới hạn cho phép, chúng sẽ kết luận rằng thiết kế này là an toàn. Các nghiên cứu này không tính đến số lần tác động của tải. Trong khi đó, nghiên cứu mỏi đánh giá thời gian tiêu thụ của một sản phẩm dựa trên các điều kiện mỏi và đường cong S-N. Bạn có thể sử dụng các tính toán mỏi dựa trên cường độ ứng suất, ứng suất von Mises…

10. Pressure Vessel Design studies – Nghiên cứu thiết kế bình áp suất
Kết hợp các kết quả của nghiên cứu tĩnh học với các hệ số mong muốn. Mỗi nghiên cứu tĩnh bao gồm một tập hợp các tải khác nhau tương ứng với các kết quả khác nhau. Nghiên cứu thiết kế bình áp suất kết hợp các kết quả của nghiên cứu tĩnh bằng cách sử dụng một sự kết hợp đại số tuyến tính hoặc căn bậc 2 của tổng các bình phương (SRSS).

11. 2D Simplification studies – Nghiên cứu đơn giản hoá duới dạng 2D
Bạn có thể đơn giản hoá một mô hình 3D nhất định bằng cách mô phỏng chúng duới dạng 2D. 2D Simplification có sẵn trong các nghiên cứu tĩnh học, phi tuyến, thiết kế bình áp suất, nhiệt, và tối ưu hoá thiết kế. Bạn có thể tiết kiệm thời gian phân tích bằng cách sử dụng tùy chọn 2D Simplification cho các mô hình nghiên cứu. Mô hình 2D yêu cầu các phần tử lưới ít hơn và các điều kiện tiếp xúc ít phức tạp hơn so với mô hình 3D. Sau khi chạy phân tích, bạn có thể xem kết quả duới dạng 3D.

Nguồn: Meslab.org